慢濾池在景觀水體維護(hù)中的作用

劉曉霞

（天津冶金規(guī)劃設(shè)計(jì)院環(huán)保所 天津 300250）

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，人民生活水平不斷提高，人們?cè)絹?lái)越向往“小橋流水，如詩(shī)如畫(huà)”的生活環(huán)境，向往“碧波蕩漾，魚(yú)鳥(niǎo)成群”的自然美景。因此在城市建設(shè)中，人工湖泊、人工河道及景觀水池不斷涌現(xiàn)。

我國(guó)水資源匱乏，將污水深度處理后補(bǔ)給景觀水體即可以節(jié)約水資源，又可以減少對(duì)環(huán)境的污染，同時(shí)還可以實(shí)現(xiàn)人們對(duì)水景需求的綜合效益[1]。但再生水回用于景觀水體存在一系列諸如富營(yíng)養(yǎng)化、水華等問(wèn)題[2]。因此，研究有效的景觀水體水質(zhì)維持技術(shù)具有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義。

1 工藝選擇

景觀水體富營(yíng)養(yǎng)化控制技術(shù)主要有水力循環(huán)技術(shù)、循環(huán)過(guò)濾技術(shù)、水生植物凈化技術(shù)等[3]。本文主要研究采用慢濾池作為循環(huán)過(guò)濾技術(shù)時(shí)，對(duì)景觀水體主要水質(zhì)參數(shù)的改善作用。

慢濾處理工藝是英格蘭的JohnCibb為制取高質(zhì)量的潔凈水而發(fā)明的，最早將粗介質(zhì)濾池設(shè)在慢濾池前，用于原水的預(yù)處理，慢濾池處理后出水用于人工地下水回灌[4]。慢濾池與其它水處理工藝相比，無(wú)需投加任何化學(xué)藥劑，不需機(jī)械動(dòng)力，因此具有工藝簡(jiǎn)單、管理方便、技術(shù)要求低、運(yùn)行穩(wěn)定可靠等特點(diǎn)[5]；并且處理效果好，經(jīng)慢濾處理后出水幾乎不含有機(jī)物和各種細(xì)菌、病毒，其濁度、色度幾乎為零[6]，這些指標(biāo)對(duì)于景觀水體來(lái)說(shuō)都是至關(guān)重要的，據(jù)此循環(huán)過(guò)濾選用慢濾來(lái)進(jìn)行處理。

2 中試介紹

本中試以某污水處理廠內(nèi)的人工湖為研究對(duì)象，該湖面面積大約800m2，平均水深為1m，湖體池底由鵝卵石鋪成，池底有防滲層，以防止?jié)B漏。人工湖水源為該污水處理廠深度處理后的再生水，其水質(zhì)指標(biāo)見(jiàn)表1：

表1 人工湖水源水質(zhì)參數(shù)表

中試流程如下：

水泵抽取部分湖水經(jīng)過(guò)慢濾處理后重新回到人工湖，在此循環(huán)過(guò)程中增強(qiáng)了湖體的流動(dòng)性，有效抑制了藻類(lèi)的生長(zhǎng)[7]，使水體富營(yíng)養(yǎng)化得到一定程度的控制；經(jīng)過(guò)慢濾池的作用，湖水中的氮、磷、有機(jī)物、濁度及藻類(lèi)等污染物質(zhì)被有效去除，從而湖水整體水質(zhì)得到改善提升。

慢濾池表面積約為30m2，填料上層是石英砂，下層是石灰石，填料總高度為1m；慢濾池的流速為V=0.04m/h。

定期取湖水及經(jīng)慢濾處理后的出水，以觀察慢濾對(duì)整個(gè)湖體水質(zhì)維護(hù)所起的作用。

3 試驗(yàn)結(jié)果分析

3.1 對(duì)N 的去除

圖1 湖水、慢濾池出水TN 群隨時(shí)間的變化趨勢(shì)圖

從圖1可以知，慢濾池對(duì)氮的去除率很穩(wěn)定，出水TN可降低10%左右，這是因?yàn)槁秊V池經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的運(yùn)行后，沉淀物和有機(jī)物在上層石英砂濾料的表層形成了一層生物粘膜[9]，進(jìn)而可以攔截更小的雜質(zhì)，一部分懸浮、顆粒氮被截留下來(lái)。另一方面，膜內(nèi)有各種類(lèi)型的微生物群體甚至微型動(dòng)物，在微生物的作用下，含氮有機(jī)物被氧化成氨，進(jìn)而通過(guò)硝化細(xì)菌轉(zhuǎn)化成硝酸鹽，在生物膜內(nèi)層缺氧條件下，硝酸鹽在反硝化細(xì)菌的作用下轉(zhuǎn)化為氮?dú)?，從而使水中的含氮有機(jī)物降低。

3.2 對(duì)P 的去除

圖2 湖水、慢濾池出水TP 隨時(shí)間的變化趨勢(shì)圖

慢濾池對(duì)磷的抗沖擊負(fù)荷能力較小，隨著進(jìn)水的波動(dòng)出水亦出現(xiàn)振蕩波動(dòng)趨勢(shì)，對(duì)磷的去除率變化也很大，但湖水經(jīng)慢濾池處理后，出水磷的均值由2.8mg/L下降到1.7mg/L，平均去除率為40%。分析原因，石英砂濾料表層的生物粘膜的機(jī)械截留以及其中微生物作用對(duì)磷的去除都有一定的作用效果，可去除部分磷。下層石灰石濾料對(duì)磷的去除起至關(guān)重要的作用，去除反應(yīng)如下所示[8]：

3.3 對(duì)CODcr 的去除

慢濾池出水CODcr一直保持平穩(wěn)，維持在30mg/L左右，沒(méi)有受到進(jìn)水波動(dòng)的影響。慢濾池對(duì)有機(jī)物有較好的去除效果，由進(jìn)水均值60mg/L下降到30mg/L，去除率可達(dá)50%，結(jié)果見(jiàn)下圖3：

圖3 湖水、慢濾池出水CODcr 隨時(shí)間的變化趨勢(shì)圖

慢濾池剛開(kāi)始運(yùn)行時(shí)，懸浮性有機(jī)物的沉淀及濾料對(duì)有機(jī)物的吸附作用可去除少部分有機(jī)物，隨后濾料表層生物膜成熟，在生物膜微生物的作用下，含碳有機(jī)物被氧化成二氧化碳和水[9]，通過(guò)微生物的作用除去大部分的有機(jī)物。由于濾料的吸附和微生物的雙重作用，使得慢濾池對(duì)有機(jī)物去除效果良好。

3.3 對(duì)濁度、色度的去除

慢濾池具有很強(qiáng)的抗?jié)岫?、色度能力，出水濁度、色度沒(méi)有隨進(jìn)水濁度、色度的上升而發(fā)生變化，一直保持穩(wěn)定狀態(tài)，出水濁度幾乎為零，色度維持在10作右。經(jīng)慢濾池處理后，出水濁度下降了88%，色度下降了65%。出水濁度均值由16NTU下降到1.5NTU，色度均值由45度下降到15度，見(jiàn)下圖4、圖5：

圖4 湖水、慢濾池出水濁度隨時(shí)間的變化趨勢(shì)圖

圖5 湖水、慢濾池出水色度隨時(shí)間的變化趨勢(shì)圖

慢濾池對(duì)濁度、色度可達(dá)到如此好的去除效果，是因?yàn)闉V料表層生物粘膜的存在，使濾料的間隙減小，對(duì)無(wú)機(jī)雜質(zhì)的去除效果更佳，可去除大部分的鐵、錳離子，幾乎可以截留水中所有的懸浮雜質(zhì)[9]，從而使?jié)岫?、色度明顯降低。

3.4 對(duì)藻類(lèi)及糞大腸菌的去除

圖6 湖水、慢濾池出水藻密度隨時(shí)間的變化趨勢(shì)圖

圖7 湖水、慢濾池出水糞大腸菌隨時(shí)間的變化趨勢(shì)圖

從圖6、圖7可以看出，從以上兩圖可以看出，湖水經(jīng)慢濾池處理后，藻類(lèi)和糞大腸菌可大部分去除且一直保持穩(wěn)定、低濃度狀態(tài)，藻計(jì)數(shù)下降了一個(gè)甚至兩個(gè)數(shù)量級(jí)，去除率可達(dá)95%。糞大腸菌下降了一個(gè)數(shù)量級(jí)，去除率達(dá)90%以上。分析原因，濾料對(duì)其吸附、截留起到一定的作用，還有濾料表層的生物膜中的各種微生物、微型動(dòng)物，形成了有機(jī)物－微生物－原生動(dòng)物的食物鏈，藻類(lèi)、糞大腸菌由于食物鏈的存在被捕食，或者在濾層內(nèi)死亡，成為其他菌體的營(yíng)養(yǎng)源[5]。由于上述原因慢濾池對(duì)藻類(lèi)、糞大腸菌具有很好的去除效果。

4 結(jié)論

4.1 慢濾池對(duì)景觀水體所要求的特殊指標(biāo)，都有很好的去除效果，其在景觀水體的水質(zhì)維護(hù)中具有重要的作用。

4.2 慢濾池對(duì)TN、TP、有機(jī)物、藻類(lèi)及糞大腸菌的去除率分別為10%、40%、50%、95%、90%。

4.3 慢濾池對(duì)濁度、色度的去除率為88%和65%,使得出水濁度幾乎為0，色度降低到10度以下，使景觀水體具有良好的感觀性。

4.4 慢濾池存在一定的缺點(diǎn)，濾速低、單位面積產(chǎn)水量低、占地面積大、刮除表面砂及翻砂時(shí)勞動(dòng)強(qiáng)度大等，需要改進(jìn)。

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